KR19990024469A - Rubber composition for tire tread - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연 고무 40 내지 60 중량부와 시스/트랜스/비닐의 비율이12/17/71인 SBR 용액 40 내지 60 중량부로 이루어지는 전체 고무 성분 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 표면적이 80 내지 120㎡/g인 카본블랙 50 내지 70 중량부, P-아미노벤젠 술포닐 아지드 0.2 내지 2.0 중량부 및 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a nitrogen adsorption surface area of 80 to 120 m 2 with respect to 100 parts by weight of a total rubber component comprising 40 to 60 parts by weight of a natural rubber and 40 to 60 parts by weight of an SBR solution having a cis / trans / vinyl ratio of 12/17/71. It provides a rubber composition for tire treads, comprising 50 to 70 parts by weight of carbon black / g, 0.2 to 2.0 parts by weight of P-aminobenzene sulfonyl azide and additives used in conventional tire tread rubber compositions. It is to.
본 발명에 따라 인체에 무해한 커플링제 P-아미노벤젠 술포닐 아지드를 사용함으로써 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력을 향상시켜 타이어의 회전저항, 내마모성 및 웨트 점착성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using the coupling agent P-aminobenzene sulfonyl azide, which is harmless to the human body, the binding force between the polymer and the carbon black can be improved to improve the rolling resistance, wear resistance and wet adhesion of the tire.
Description
타이어 트레드 물성중 회전 저항, 내마모성 및 웨트 점착성은 동시에 조정되기가 어렵다. 즉, 한 물성을 개선시키면 다른 물성이 나빠지는 현상이 이 3가지 물성 사이에 존재하여 이 3가지 물성을 조정하는 것이 타이어 제조기술에 있어서 최대의 과제로 남아 있다.It is difficult to adjust the rolling resistance, wear resistance and wet adhesion at the same time in the tire tread properties. That is, when one physical property is improved, another property becomes worse between these three physical properties, and adjusting these three physical properties remains the biggest problem in the tire manufacturing technology.
타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 원료중 타이어 물성을 좌우하는 가장 중요한 원료로 폴리머와 보강제가 사용되고 있다. 이 보강제는 충진 효과도 동시에 가지고 있으며 무기 충진제인 실리카와 유기 충진제인 카본블랙으로 대별될 수 있다. 이 보강제와 폴리머 사이에 결합이 강할수록 물성이 좋아져 타이어가 제기능을 발휘하게 된다.Among the raw materials used in the rubber tread composition, polymers and reinforcing agents are used as the most important raw materials that influence tire properties. This reinforcing agent also has a filling effect and can be roughly classified into an inorganic filler silica and an organic filler carbon black. The stronger the bond between the reinforcing agent and the polymer, the better the physical properties of the tire will be.
종래 타이어 기술에서는 폴리머와 보강제 사이에 가류에 의한 가황결합 외에 물리적 결합에 의해 보강효과를 내었다. 예를 들면 타이어용 고무 배합 기술이 발달하면서 실리카 배합물을 사용하게 되었는데 이 배합물 내의 폴리머와 실리카 사이에 결합력을 높이기 위해 실란이라는 커플링제를 사용한다. 이러한 커플링제의 사용으로 인해 지구상에는 수십종의 실란 커플링제가 상품화되어 있는 단계에 있다. 그러나 이러한 실란 커플링제는 실리카를 사용하는 특정 조성물에 제한되어 있는 단점이 있다.In the conventional tire technology, in addition to the vulcanization by vulcanization between the polymer and the reinforcing agent has a reinforcing effect by the physical bonding. For example, the development of rubber compounding technology for tires has led to the use of silica blends, which use coupling agents called silanes to increase the bond between the polymer and silica in the blend. Due to the use of these coupling agents, dozens of silane coupling agents are commercially available on the planet. However, these silane coupling agents have the disadvantage of being limited to certain compositions using silica.
따라서, 보강제로 가장 일반적으로 사용되고 있는 카본블랙만을 사용하는 고무 조성물에서 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력 향상에 대한 문제가 남아있다. 이를 위해 여러 세계 화학회사에서 여러종류의 커플링제를 개발 및 상품화하여 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력을 향상시키고자 하였다. 그러나 이때 사용되는 폴리머와 카본블랙 사이의 커플링제는 주로 니트로소계로 발암 물질을 함유하고 있어서, 현재 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력 향상을 위한 목적으로의 사용이 중지된 상태이다.Thus, there remains a problem of improving the bonding strength between the polymer and the carbon black in a rubber composition using only carbon black which is most commonly used as a reinforcing agent. To this end, several global chemical companies have developed and commercialized various types of coupling agents to improve the bond between polymer and carbon black. However, since the coupling agent between the polymer and the carbon black used at this time mainly contains a carcinogen based on nitroso, the use for the purpose of improving the bonding strength between the polymer and the carbon black is currently suspended.
본 발명자들은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 커플링제인 P-아미노벤젠 술포닐 아지드를 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용할 경우 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력이 향상되어 회전저항, 내마모성 및 웨트 점착성이 모두 향상된다는 것을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors earnestly studied to solve the problems of the prior art as described above, when the coupling agent P-aminobenzene sulfonyl azide is used in the rubber tread rubber composition, the binding force between the polymer and carbon black is improved It has been found that the rotational resistance, the wear resistance and the wet adhesion are all improved, thus leading to the present invention.
이에 본 발명은 인체에 무해한 커플링제 P-아미노벤젠 술포닐 아지드를 사용하여 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력을 높혀줌으로서 타이어의 여러 물성을 향상시킨 타이어 트레드용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rubber tread rubber composition which improves various physical properties of a tire by increasing a bonding force between a polymer and carbon black using a coupling agent P-aminobenzene sulfonyl azide, which is harmless to the human body. .
본 발명은 천연 고무 40 내지 60 중량부와 시스/트랜스/비닐의 비율이12/17/71인 SBR 용액 40 내지 60 중량부로 이루어지는 전체 고무 성분 100 중량부에 대하여, 질소 흡착 표면적이 80 내지 120㎡/g인 카본블랙 50 내지 70 중량부, P-아미노벤젠 술포닐 아지드 0.2 내지 2.0 중량부 및 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드용 고무 조성물인 것이다.The present invention provides a nitrogen adsorption surface area of 80 to 120 m 2 with respect to 100 parts by weight of a total rubber component comprising 40 to 60 parts by weight of a natural rubber and 40 to 60 parts by weight of an SBR solution having a cis / trans / vinyl ratio of 12/17/71. 50 to 70 parts by weight of carbon black / g, 0.2 to 2.0 parts by weight of P-aminobenzene sulfonyl azide, and an additive used in a conventional tire tread rubber composition. .
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 타이어 트레드 물성중 회전 저항, 내마모성 및 웨트 점착성을 동시에 향상시키기 위하여, 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 원료중 타이어 물성을 좌우하는 가장 중요한 원료인 폴리머와 보강제의 결합력을 향상시킨 것으로, 이를 위하여 커플링제로 P-아미노벤젠 술포닐 아지드(이하, P-ABSA라 함)를 사용한다.The present invention is to improve the binding force of the polymer and the reinforcing agent, which is the most important raw material that influences the tire properties among the raw materials used in the rubber composition for the tire tread in order to simultaneously improve the rotational resistance, wear resistance and wet adhesion of the tire tread properties, P-aminobenzene sulfonyl azide (hereinafter referred to as P-ABSA) is used as the coupling agent.
커플링제 P-ABSA는 [NH2C6H4SO2N3]의 화학식을 갖는 물질로서, 155℃ 주변에서 P-ABSA 중 아지드가 열에 의해 분해되면서 질소발생과 더불어 폴리머의 수소와 치환반응으로 C-N 결합을 형성하게 된다. 이어서, P-ABSA의 아민 작용기와 카본블랙 표면에 있는 카르복시기의 수소와 이온 결합이 형성되어 폴리머와 카본블랙 사이의 가교 밀도를 증가시켜 전체적인 고무 조성물의 결합력이 향상되어 타이어의 중요 물성인 회전저항, 내마모성, 웨트 점착성이 모두 향상된다. P-ABSA는 바람직하기로는 0.2 내지 2.0 중량부를 사용하며, 0.2 중량부 미만일 경우에는 결합력 향상의 효과가 없고, 2.0 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 고무와 혼합시 카본블랙과 고무 간에 결합이 지나치게 강해져 무니 점도가 상승하여 압출작업이 불가능하게 된다.The coupling agent P-ABSA is a substance having a chemical formula of [NH 2 C 6 H 4 SO 2 N 3 ]. As the azide in P-ABSA is decomposed by heat around 155 ° C., it is generated by nitrogen and a substitution reaction with hydrogen of the polymer. CN bonds are formed. Subsequently, ionic functional groups of P-ABSA and hydrogen of carboxyl groups on the surface of carbon black are formed to increase the crosslinking density between the polymer and carbon black, thereby improving the bonding strength of the overall rubber composition, thereby improving rolling resistance, which is an important property of tires. Both wear resistance and wet adhesion are improved. P-ABSA is preferably used in an amount of 0.2 to 2.0 parts by weight, and less than 0.2 parts by weight has no effect of improving the bonding strength, and when used in excess of 2.0 parts by weight, the bond between the carbon black and the rubber becomes excessively strong when the rubber is mixed. The viscosity rises, making extrusion impossible.
본 발명에서는 시스/트랜스/비닐의 비율이12/17/71인 SBR 용액을 바람직하기로는 40 내지 60 중량부 사용하며, 타이어 트레드의 내마모성을 향상시킬 수 있고, P-ABSA와의 반응 효과가 우수한 질소 흡착 표면적이 80 내지 120㎡/g인 카본블랙을 바람직하기로는 50 내지 70 중량부 사용한다.In the present invention, the SBR solution having a cis / trans / vinyl ratio of 12/17/71 is preferably used in an amount of 40 to 60 parts by weight, and can improve wear resistance of the tire tread and have excellent reaction effect with P-ABSA. Carbon black having an adsorption surface area of 80 to 120 m 2 / g is preferably used in an amount of 50 to 70 parts by weight.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 다음의 실시예에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited to the following Examples.
실시예 1 내지 2Examples 1-2
천연고무 50 중량부, SBR 용액 50 중량부로 이루어지는 전체 고무 성분 100 중량부에 카본블랙 60 중량부 및 실시예 1의 경우 P-ABSA 0.4 중량부, 실시예 2의 경우 P-ABSA 0.8 중량부를 첨가하고 그밖에 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 사용되는 첨가제를 첨가하여 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다.60 parts by weight of carbon black and 0.4 parts by weight of P-ABSA in Example 1 and 0.8 parts by weight of P-ABSA in Example 2 were added to 100 parts by weight of a total rubber component consisting of 50 parts by weight of natural rubber and 50 parts by weight of SBR solution. In addition, an additive used in a conventional tire tread rubber composition was added to prepare a rubber tread composition.
제조된 고무 조성물을 시험 시편으로 제조하여 회전저항, 내마모성, 웨트 점착성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 기재하였다.The rubber composition was prepared as test specimens to measure rotational resistance, wear resistance, and wet adhesion, and the results are shown in Table 1.
비교예 1Comparative Example 1
P-ABSA를 첨가하지 않고, 나머지 성분은 모두 실시예 1과 동일하게 하여 타이어 트레드용 고무 조성물을 제조하였다.Without adding P-ABSA, all remaining components were the same as in Example 1 to prepare a rubber tread rubber composition.
제조된 고무 조성물을 시험 시편으로 제조하여 회전저항, 내마모성, 웨트 점착성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 기재하였다.The rubber composition was prepared as test specimens to measure rotational resistance, wear resistance, and wet adhesion, and the results are shown in Table 1.
1시험기종 : 람본 마모 시험기 1 Test Type: Rambon Abrasion Tester
상기 표 1에서 보는바와 같이 P-ABSA를 사용한 실시예 1의 경우 비교예 1에 비해 내마모성이 12% 향상되고 웨트 점착성의 대응 물성인 tanδ(60℃)가 10% 낮아졌다. 이는 커플링제로 사용된 P-ABSA에 의해 폴리머와 카본블랙 사이의 가교 밀도가 증가하여 전체적인 고무 조성물의 결합력이 향상된 결과이다.As shown in Table 1, in the case of Example 1 using P-ABSA, the wear resistance was improved by 12% and the corresponding property of wet tackiness tanδ (60 ° C.) was 10% lower than that of Comparative Example 1. This is a result of the increase in the crosslinking density between the polymer and the carbon black by P-ABSA used as a coupling agent to improve the binding strength of the overall rubber composition.
본 발명에 따라 통상의 타이어 트레드용 고무 조성물에 인체에 무해한 커플링제 P-아미노벤젠 술포닐 아지드를 첨가하여 폴리머와 카본블랙 사이의 결합력을 향상시켜 타이어의 회전저항, 내마모성 및 웨트 점착성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the rubber composition for tire treads is added to the rubber composition, which is harmless to the human body, to improve the binding force between the polymer and the carbon black, thereby improving rolling resistance, wear resistance and wet adhesion of the tire. Can be.
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|---|---|---|---|---|
| KR20030019982A (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-08 | 금호산업 주식회사 | Tread rubber composition for snow tire |
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1997
- 1997-09-03 KR KR1019970045586A patent/KR100227727B1/en not_active IP Right Cessation
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